[發(fā)明專利]一種高透明度的高效阻燃納纖化纖維素制備方法

有效

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• 申請日: 2020-06-11
• 公開（公告）號: CN111662392B
• 公開（公告）日: 2022-12-13
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 劉宏治;童聰聰
• 申請（專利權(quán)）人: 浙大寧波理工學(xué)院
• 主分類號: C08B15/05
• 分類號: C08B15/05;C08B15/06;C08B15/02;C08B11/12;C08B5/00;C08B3/00
• 代理公司: 杭州求是專利事務(wù)所有限公司 33200
• 代理人: 忻明年

1.一種高透明度的高效阻燃納纖化纖維素制備方法，其中納米纖維素表面的硼負(fù)載量為4-15wt%，其特征在于該方法包括如下步驟：

步驟（1）、納纖化纖維素的制備

對紙漿進(jìn)行季銨鹽化、磷酸酯化、TEMPO氧化或羧甲基化預(yù)處理，機(jī)械處理得到納纖化纖維素水分散液；

步驟（2）、B負(fù)載納纖化纖維素的制備

將步驟（2）納纖化纖維素水分散液配制成一定固含量的納纖化纖維素水分散液；然后將定量的硼酸或者硼酸鹽溶于上述納纖化纖維素水分散液中并調(diào)節(jié)體系pH，攪拌一段時間后用蒸餾水洗滌除去未反應(yīng)試劑，即可制備均一、穩(wěn)定的B負(fù)載納米化纖維素水分散液；

所述取定量的硼酸鹽溶于分散液中使用NaOH調(diào)控體系pH值至堿性；

所述取定量的硼酸溶于分散液中使用NaOH調(diào)控體系pH值至中性；

所述納纖化纖維素水分散液的干重與硼酸鹽質(zhì)量比為1:（0.7-2.8），納纖化纖維素水分散液的干重與硼酸質(zhì)量比為1:（0.2-1.0）；

所述TEMPO氧化預(yù)處理具體操作包括：

1）將TEMPO和溴化鈉加入一定固含量的紙漿懸浮液中，隨后通過滴加NaClO來完成纖維素的表面氧化，并在氧化過程中滴加NaOH來保證體系的pH維持在10-12，得到TEMPO氧化處理后漿料；

2）將TEMPO氧化處理后漿料使用去離子水洗滌至濾液pH呈中性。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種高透明度的高效阻燃納纖化纖維素的制備方法，其特征在于所述的硼酸鹽為硼酸鎂、硼酸鈉、硼酸鈣中的任一種。

3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種高透明度的高效阻燃納纖化纖維素制備方法，其特征在于季銨鹽化預(yù)處理具體操作包括：

1）將NaOH和濕紙漿加入至一定量的去離子水中攪拌均勻，待NaOH完全溶解后快速加入一定量的2,3-環(huán)氧丙基三甲基氯化銨，然后置于一定溫度下的水浴中攪拌反應(yīng)一段時間，得到陽離子化處理后漿料；

2）將上述陽離子化處理后漿料調(diào)節(jié)至體系的pH為中性，然后使用去離子水洗滌至濾液中用硝酸銀溶液檢測到無Cl^-存在。

4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的一種高透明度的高效阻燃納纖化纖維素制備方法，其特征在于所述紙漿干重和2,3-環(huán)氧丙基三甲基氯化銨的質(zhì)量比為1:（0.29-29）。

5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種高透明度的高效阻燃納纖化纖維素制備方法，其特征在于磷酸酯化預(yù)處理具體操作包括：

1）將小分子化合物A和磷酸鹽試劑溶于一定固含量的濕紙漿中，待試劑完全溶于紙漿后放入烘箱中干燥直至恒重，干燥結(jié)束后放入高溫烘箱中進(jìn)行固化反應(yīng)一段時間，得到磷酸酯化處理后漿料；或者將干紙漿浸至小分子化合物A和磷酸鹽的水溶液中，浸漬一段時間后取出放入烘箱中干燥直至恒重，干燥結(jié)束后放入高溫烘箱中進(jìn)行固化反應(yīng)一段時間，得到磷酸酯化處理后漿料；

所述小分子化合物A為尿素、硫脲、縮二脲、2-咪唑啉酮、二甲基尿素、二乙基尿素、四甲基尿素中選擇一種或兩種以上復(fù)合；

所述磷酸鹽試劑選自磷酸二氫鋰、磷酸氫二鋰、磷酸三鋰、多磷酸鋰、磷酸二氫鈉、磷酸氫二鈉、多磷酸鈉、磷酸二氫鉀、磷酸氫二鉀、多磷酸鉀、磷酸氫二銨、磷酸二氫銨、多聚磷酸銨或植酸中的任一種；

2）將步驟（1）烘干后的漿料分散在去離子水中，用蒸餾水充分洗滌以除去未反應(yīng)的試劑，調(diào)節(jié)pH至12-12.5后攪拌一段時間，然后蒸餾水洗滌漿料至濾液電導(dǎo)率低于100 μs/cm。

6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的一種高透明度的高效阻燃納纖化纖維素制備方法，其特征在于所述未預(yù)處理濕紙漿干重、磷酸鹽試劑和小分子化合物A的質(zhì)量比為1:（0.4-5.9）:（1.2-10.8）；干燥溫度為30-80^oC；固化反應(yīng)溫度為135-190^oC，時間為100-1800s。

7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種高透明度的高效阻燃納纖化纖維素制備方法，其特征在于所述紙漿干重和TEMPO的質(zhì)量比為1：（0.02-0.05），紙漿干重和NaBr的質(zhì)量比為1：（0.1-0.5），紙漿干重和NaClO的質(zhì)量比為1:（0.05-1.0）。

8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種高透明度的高效阻燃納纖化纖維素制備方法，其特征在于羧甲基化預(yù)處理具體操作過程包括：

1）首先用乙醇重復(fù)洗滌、過濾濕紙漿數(shù)次，將其中水分置換為乙醇；

2）將溶劑置換后的漿料浸漬于氯乙酸和異丙醇的混合溶液中一段時間,浸漬后將纖維漿料分批加入至混合溶劑中,加熱攪拌條件下對漿料進(jìn)行羧甲基化處理；

所述混合溶劑由NaOH、甲醇、異丙醇及水組成；

3）反應(yīng)完畢后，依次用去離子水和醋酸洗滌漿料除去未反應(yīng)的試劑，隨后將漿料浸入NaHCO₃溶液中一段時間將紙漿表面的羧酸基團(tuán)轉(zhuǎn)化為帶負(fù)電的羧酸鈉基團(tuán)，然后再用蒸餾水洗滌干凈后，即得到羧甲基化預(yù)處理后的紙漿。